Question

某研究性學習小組對還原鐵粉與水蒸氣的反應產(chǎn)物進行科學探究。已知Ca(OH)₂的分解溫度為580℃，鐵粉與水蒸氣反應的溫度為900℃：根據(jù)下圖所示實驗裝置，進行了還原鐵粉與水蒸氣的反應實驗，實驗中觀察到肥皂液中產(chǎn)生了大量的氣泡。

（1）實驗中Ca(OH)₂的作用是             。實驗中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物是        。

（2）為進一步探究還原鐵粉與水蒸氣反應固體產(chǎn)物的成分，研究性學習小組將反應后的固體經(jīng)處理后得到黑色氧化物固體，針對黑色氧化物固體，該小組提出如下的假設(shè)并進行了相關(guān)的實驗：

假設(shè)一：固體為FeO

假設(shè)二：固體為Fe₃O₄

假設(shè)三：                       

①限選用下列試劑：鹽酸、KSCN溶液、K₃Fe(CN)₆ 溶液、氯水，證明假設(shè)一不成立

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
		假設(shè)一不成立

 

②為了進一步確定產(chǎn)物的成分，用黑色固體進行了下列實驗:

加入足量氯水所發(fā)生反應的離子方程式是                          ；檢驗紅褐色固體是否洗滌干凈的操作是                                             ；灼燒時盛放固體的儀器是          ；若假設(shè)二成立，黑色固體最終全部轉(zhuǎn)化成的紅棕色粉末的質(zhì)量是     g

 

Answer 1

【答案】

（1）提供反應所需的水蒸氣   H₂

（2）固體為Fe₃O₄和FeO

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取適量固體于試管中，加入鹽酸加熱溶解，再加入KSCN溶液，振蕩	溶液出現(xiàn)紅色

 

2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-  取最后一次洗滌液于試管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若沒有渾濁，則洗滌干凈。   坩堝    6.

【解析】

試題分析：（1）Fe與水蒸氣反應應得到的是鐵的氧化物和H₂。因此，反應物水蒸氣可以有580℃以上高溫分解Ca(OH)₂得到.（2）因為氧化鐵是紅色，而產(chǎn)物是黑色，故產(chǎn)物固體為FeO或Fe₃O₄或二者的化合物三種情況。①當實驗證明固體產(chǎn)物有+3價鐵時，假設(shè)一不成立。實驗操作是取適量固體于試管中，加入鹽酸加熱溶解，再加入KSCN溶液，振蕩，溶液出現(xiàn)紅色。②固體產(chǎn)物用鹽酸溶解后，加入氯水可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺(2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-)。紅褐色固體Fe(OH)₃中吸附了少量NaCl，用水洗滌2~3次，取最后一次洗滌液于試管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若沒有渾濁，則洗滌干凈。固體灼燒的儀器是坩堝。

由Fe₃O₄~ Fe₂O₃，5.8g Fe₃O₄產(chǎn)生6g Fe₂O₃。

考點：鐵及其離子的性質(zhì)實驗方案設(shè)計與評價。